[發明專利]模鍛壓機運行狀態的在線預測方法及系統

有效

• 申請號: 201610213348.8
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105880449B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 陸新江;黃明輝;雷杰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B21J9/20
• 分類號: B21J9/20
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙)43214
• 代理人: 鄭雋,周曉艷

1.一種模鍛壓機運行狀態的在線預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、數據組的獲得；具體包括：鍛壓過程中活動橫梁的位移、活動橫梁的速度、活動橫梁的加速度數據、驅動缸油壓、回程缸油壓和比例流量閥電壓；

S2、根據S1中讀出的比例流量閥電壓、活動橫梁速度、驅動缸油壓和回程缸油壓數據，采用神經網絡模型，建立精確的包含管路、比例流量閥的液壓系統方程式中K為比例流量閥的比例系數；

S3、建立控制器的控制算法方程式中u₀為初始電壓，k_p、k_i、k_d為控制算法參數；

S4、在模鍛壓機空載運行狀態下，由S1中得到的數據，根據加速運動的規律建立方程計算出摩擦力F_f；式中M為鍛壓機運動部件的質量，為活動橫梁運動的加速度，F_r為回程缸的背壓力，A為驅動缸的柱塞面積，p為驅動缸內的油壓；

因摩擦力F_f為時間t和速度v的函數，且模鍛壓機運行速度低，鍛壓位移小，故可將S4中的摩擦力F_f在工作點v處進行泰勒展開為F_f＝F_f0+f₁v+f₂v²+f₃v³；式中F_f0、f₁、f₂和f₃通過離線數據辨識得出；

S5、在模鍛壓機負載運行狀態下，由S1和S4得到的相應數據，根據加速運動的規律建立方程計算出負載力F_l；

將S5中的負載力F_l在工作點v處進行泰勒展開為F_l＝F_l0+k₁x+k₂v+k₃v²+k₄v³；式中F_l0、k₁、k₂、k₃和k₄通過在線辨識得出；

S6、根據加速運動的規律建立模鍛壓機的運動方程

S7、根據摩擦力F_f、負載力F_l，模鍛壓機的運動方程、液壓系統方程及控制器的控制算法方程，聯立求出該時刻模鍛壓機鍛造過程中運行速度與時間的規律式，即v(t)＝A₀+acosφ+B₀asinφ+C₀a²sin(2φ)+D₀a³sin(3φ)；式中A₀為活動橫梁運動時的振幅，a為振幅參數，φ、B₀、C₀和D₀均為具有各自表達式的計算參數；并根據上述運動規律，推導出鍛壓過程的運行結果；

S8、根據v(t)推導出模鍛壓機鍛造時活動橫梁穩定運行、震蕩、爬行的判定條件。

2.根據權利要求1所述的模鍛壓機運行狀態的在線預測方法，其特征在于，S1中活動橫梁的位移、活動橫梁的速度、活動橫梁的加速度數據通過位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器采集獲得；驅動缸油壓、回程缸油壓數據通過壓力傳感器采集獲得；比例流量閥電壓數據通過電壓表測得。

3.根據權利要求1所述的模鍛壓機運行狀態的在線預測方法，其特征在于，S8具體包括如下步驟：

S81、將a的閾值設定為1％|A₀|，若該時刻a的收斂值為0或小于閾值，則下一時刻活動橫梁的運行速度v(t)收斂于A₀，系統將平穩運行；

S82、若該時刻a的收斂值大于1％|A₀|，根據速度震蕩率δ，當δ＜1時，下一時刻系統運行狀態出現震蕩；

S83、根據S82，當δ＞1時，下一時刻系統運行狀態出現爬行現象。